Тест вожња БМВ и водоник: први део

Хук надолазеће олује и даље је одјекивао на небу док се огромни авион приближавао месту слетања близу Њу Џерсија. 6. маја 1937. године, ваздухоплов Хинденбург извршио је први лет у сезони, узевши на пут 97 путника.

За неколико дана огроман балон напуњен водоником требало би да одлети натраг за Франкфурт на Мајни. Сва места на лету одавно су резервисали амерички грађани жељни сведочења крунисања британског краља Георгеа ВИ, али судбина је одредила да се ови путници никада неће укрцати у авионског гиганта.

Убрзо по завршетку припрема за слетање ваздушног брода, његов командант Розендал приметио је пламен на његовом трупу, а након неколико секунди огромна лопта се претворила у злослутни летећи балван, остављајући само јадне металне комадиће на земљи након још пола минут. Једна од најизненађујућих ствари у овој причи је дирљива чињеница да су многи путници на запаљеном ваздушном броду на крају успели да преживе.

Гроф Фердинанд фон Цепелин сањао је да крајем 1917. века лети у возилу лакшем од ваздуха, скицирајући оквирни дијаграм лаког авиона пуњеног гасом и покрећући пројекте за његову практичну примену. Цепелин је живео довољно дуго да види како је његово стваралаштво постепено улазило у живот људи, и умро је 1923. године, мало пре него што је његова земља изгубила Први светски рат, а употреба његових бродова била је забрањена Версајским уговором. Цепелини су били заборављени дуги низ година, али све се опет мења вртоглавом брзином са доласком Хитлера на власт. Нови шеф компаније Зеппелин, др. Хуго Ецкнер, чврсто је уверен да су у дизајну ваздушних бродова потребне бројне значајне технолошке промене, од којих је главна замена запаљивог и опасног водоника хелијумом. На несрећу, међутим, Сједињене Државе, које су у то време биле једини произвођач ове стратешке сировине, нису могле да продају хелиј Немачкој према посебном закону који је Конгрес донео 129. Због тога се нови брод, назван ЛЗ XNUMX, на крају напаја водоником.

Конструкција огромног новог балона од лаганих алуминијумских легура дугачка је скоро 300 метара и има пречник од око 45 метара. Дивовску летелицу, еквивалентну Титанику, покрећу четири 16-цилиндрична дизел мотора, сваки са по 1300 кс. Хитлер, наравно, није пропустио прилику да претвори „Хинденбург“ у живописни пропагандни симбол нацистичке Немачке и учинио је све да убрза почетак његове експлоатације. Као резултат тога, већ 1936. године „спектакуларни“ ваздушни брод обављао је редовне прекоокеанске летове.

Приликом првог лета 1937. године, место слетања у Њу Џерсију било је препуно узбуђених гледалаца, одушевљених сусрета, рођака и новинара, од којих су многи чекали сатима да се олуја смири. Чак и радио преноси занимљив догађај. У једном тренутку узнемирено очекивање прекида тишина говорника, који после тренутка хистерично виче: „Огромна ватрена лопта пада са неба! Нема никог живог... Брод изненада засветли и истог тренутка изгледа као огромна запаљена бакља. Неки путници су у паници почели да скачу из гондоле да би избегли застрашујућу ватру, али се то испоставило кобно по њих због висине од сто метара. На крају, само неколико путника који чекају да се дирижабл приближи копну преживи, али многи од њих су тешко изгорели. У неком тренутку, брод није могао да издржи штету од бесне ватре, а хиљаде литара баластне воде у прамцу почеле су да се изливају у земљу. Хинденбург листа брзо, запаљени задњи крај се судара са земљом и завршава потпуним уништењем за 34 секунде. Шок од спектакла потреса гомилу окупљену на земљи. Тада се званичним узроком несреће сматрао грмљавина која је изазвала паљење водоника, али последњих година немачки и амерички стручњак категорички тврде да је трагедија са бродом Хинденбург, који је без проблема прошао кроз многе олује. , био је узрок катастрофе. Након бројних посматрања архивских снимака, дошли су до закључка да је пожар избио због запаљиве боје која је прекривала кожу ваздушног брода. Пожар немачког ваздушног брода једна је од најзлобнијих катастрофа у историји човечанства, а сећање на овај страшни догађај за многе је још увек веома болно. Чак и данас помињање речи „ваздушни брод” и „водоник” евоцира ватрени пакао Њу Џерсија, иако би, ако би се „припитомио” на одговарајући начин, најлакши и најзаступљенији гас у природи могао бити изузетно користан, упркос својим опасним својствима. Према великом броју савремених научника, права ера водоника још увек траје, иако је у исто време други велики део научне заједнице скептичан према таквим екстремним манифестацијама оптимизма. Међу оптимистима који подржавају прву хипотезу и најзаштићенијим присталицама идеје о водонику, наравно, морају бити и Баварци из БМВ-а. Немачка аутомобилска компанија је вероватно најбоље свесна неизбежних изазова на путу ка економији водоника и, пре свега, превазилази потешкоће у преласку са угљоводоничних горива на водоник.

Амбиција

Сама идеја о коришћењу горива које је еколошки прихватљиво и неисцрпно колико и резерве горива звучи као магија човечанству у загрљају енергетске борбе. Данас постоји више од једног или два „водоничка друштва“ чија је мисија да промовишу позитиван однос према лаком гасу и да стално организују састанке, симпозијуме и изложбе. Компанија за гуме Мицхелин, на пример, улаже велика средства у организовање све популарнијег Мицхелин Цхалленге Бибендум, глобалног форума фокусираног на водоник за одржива горива и аутомобиле.

Међутим, оптимизам који произилази из говора на оваквим форумима још увек није довољан за практичну реализацију дивне водоничне идиле, а улазак у водоничну економију је бескрајно сложен и неизводљив догађај у овој технолошкој фази развоја цивилизације.

Међутим, у последње време човечанство настоји да користи све више и више алтернативних извора енергије, наиме водоник може постати важан мост за складиштење енергије сунца, ветра, воде и биомасе, претварајући је у хемијску енергију. ... Једноставно речено, то значи да се електрична енергија произведена овим природним изворима не може складиштити у великим количинама, већ се може користити за производњу водоника разлагањем воде у кисеоник и водоник.

Колико год чудно звучало, међу главним заговорницима ове шеме су и неке нафтне компаније, међу којима је најдоследнији британски нафтни гигант БП, који има специфичну инвестициону стратегију за значајна улагања у овој области. Наравно, водоник се може екстраховати и из необновљивих извора угљоводоника, али у овом случају човечанство мора тражити решење за проблем складиштења угљен-диоксида добијеног у овом процесу. Неоспорна је чињеница да су технолошки проблеми производње, складиштења и транспорта водоника решиви – у пракси се овај гас већ производи у великим количинама и користи као сировина у хемијској и петрохемијској индустрији. У овим случајевима, међутим, висока цена водоника није погубна, јер се „претапа“ у скупу цену производа у чијој синтези учествује.

Међутим, питање коришћења лаког гаса као извора енергије је нешто компликованије. Научници су дуго разбијали главу тражећи могућу стратешку алтернативу лож-уљу, а до сада су дошли до једногласног мишљења да је водоник еколошки најприхватљивији и да има довољно енергије. Само он испуњава све неопходне услове за несметан прелазак на промену тренутног статуса кво. У основи свих ових предности је једноставна, али веома важна чињеница – екстракција и употреба водоника се врти око природног циклуса мешања и разлагања воде… Ако човечанство унапреди производне методе користећи природне изворе као што су сунчева енергија, ветар и вода, може се произвести водоник и користити у неограниченим количинама без емитовања штетних емисија. Као обновљиви извор енергије, водоник је дуго био резултат значајних истраживања у различитим програмима у Северној Америци, Европи и Јапану. Ови други су, заузврат, део рада на широком спектру заједничких пројеката који имају за циљ стварање комплетне водоничне инфраструктуре, укључујући производњу, складиштење, транспорт и дистрибуцију. Често је ова дешавања праћена значајним државним субвенцијама и заснована су на међународним споразумима. У новембру 2003, на пример, потписан је Међународни споразум о партнерству у економији водоника, који укључује највеће светске индустријализоване земље као што су Аустралија, Бразил, Канада, Кина, Француска, Немачка, Исланд, Индија, Италија и Јапан. , Норвешка, Кореја, Русија, Велика Британија, САД и Европска комисија. Сврха ове међународне сарадње је „организовање, стимулисање и обједињавање напора различитих организација на путу ка водоничној ери, као и подршка стварању технологија за производњу, складиштење и дистрибуцију водоника“.

Могући пут до коришћења овог еколошки прихватљивог горива у аутомобилском сектору може бити двострук. Један од њих су уређаји познати као "горивне ћелије", у којима се хемијском комбинацијом водоника са кисеоником из ваздуха ослобађа електрична енергија, а други је развој технологија за коришћење течног водоника као горива у цилиндрима класичног мотора са унутрашњим сагоревањем. . Други правац је психолошки ближи и потрошачима и аутомобилским компанијама, а БМВ је његов најсјајнији поборник.

Производња

Тренутно се широм света производи више од 600 милијарди кубних метара чистог водоника. Главна сировина за његову производњу је природни гас, који се прерађује у процесу познатом као "реформисање". Мање количине водоника се добијају другим процесима као што су електролиза једињења хлора, делимична оксидација тешке нафте, гасификација угља, пиролиза угља за производњу кокса и реформисање бензина. Отприлике половина светске производње водоника користи се за синтезу амонијака (који се користи као сировина у производњи ђубрива), за прераду нафте и за синтезу метанола. Ове производне шеме оптерећују животну средину у различитом степену и, нажалост, ниједна од њих не нуди смислену алтернативу тренутном енергетском статусу кво – прво, зато што користе необновљиве изворе, и друго, зато што та производња ослобађа нежељене супстанце као што је угљеник. диоксида, који је главни кривац. Ефекат стаклене баште. Занимљив предлог за решавање овог проблема недавно су изнели истраживачи финансирани од стране Европске уније и немачке владе, који су креирали такозвану технологију „секвестрације“, у којој се угљен-диоксид који настаје током производње водоника из природног гаса упумпава у стара осиромашена поља. нафта, природни гас или угаљ. Међутим, овај процес није лако спровести, пошто ни нафтна ни гасна поља нису праве шупљине у земљиној кори, већ су најчешће порозне пешчане структуре.

Најперспективнији будући метод производње водоника остаје разлагање воде струјом, познато још од основне школе. Принцип је крајње једноставан – на две електроде уроњене у водено купатило примењује се електрични напон, док позитивно наелектрисани јони водоника иду на негативну електроду, а негативно наелектрисани јони кисеоника на позитивну. У пракси се за ово електрохемијско разлагање воде користи неколико главних метода – „алкална електролиза“, „мембранска електролиза“, „електролиза високог притиска“ и „електролиза на високим температурама“.

Све би било савршено да се једноставна аритметика дељења не меша у изузетно важан проблем порекла електричне енергије потребне за ову сврху. Чињеница је да тренутно његова производња неминовно емитује штетне нуспроизводе, чија количина и врста варира у зависности од начина на који се ради, а пре свега, производња електричне енергије је неефикасан и веома скуп процес.

Прекидање зачараног круга и затварање циклуса чисте енергије тренутно је могуће само када се природна, а посебно сунчева енергија користи за производњу електричне енергије потребне за разградњу воде. Решавање овог проблема несумњиво ће захтевати много времена, новца и труда, али у многим деловима света производња електричне енергије на овај начин већ је постала чињеница.

БМВ, на пример, игра активну улогу у стварању и развоју соларних електрана. Електрана, изграђена у малом баварском граду Нојбургу, користи фотонапонске ћелије за производњу енергије која производи водоник. Посебно су интересантни системи који користе соларну енергију за загревање воде, кажу инжењери компаније, а настала пара покреће генераторе електричне енергије – такве соларне електране већ раде у пустињи Мохаве у Калифорнији, које производе 354 МВ електричне енергије. Енергија ветра такође постаје све важнија, а ветроелектране на обалама земаља као што су САД, Немачка, Холандија, Белгија и Ирска имају све важнију економску улогу. Постоје и компаније које извлаче водоник из биомасе у различитим деловима света.

Локација складишта

Водоник се може складиштити у великим количинама и у гасној и у течној фази. Највећи од ових резервоара, у којима је водоник под релативно ниским притиском, називају се „гасомери“. Средњи и мањи резервоари погодни су за складиштење водоника под притиском од 30 бара, док најмањи специјални резервоари (скупи уређаји од специјалног челика или композитних материјала ојачаних угљеничним влакнима) одржавају константан притисак од 400 бара.

Водоник се такође може складиштити у течној фази на -253°Ц по јединици запремине, која садржи 0 пута више енергије него када се складишти на 1,78 бара – да би се постигла еквивалентна количина енергије у течном водонику по јединици запремине, гас мора бити компримован. до 700 бара. Управо због веће енергетске ефикасности хлађеног водоника БМВ сарађује са немачким концерн за хлађење Линде, који је развио савремене криогене уређаје за течење и складиштење водоника. Научници нуде и друге, али мање применљиве, алтернативе складиштењу водоника, на пример, складиштење под притиском у специјалном металном брашну у облику металних хидрида итд.

Превоз

У областима са високом концентрацијом хемијских постројења и рафинерија нафте, мрежа за пренос водоника је већ успостављена. Генерално, технологија је слична транспорту природног гаса, али употреба потоњег за потребе водоника није увек могућа. Међутим, чак и у прошлом веку, многе куће у европским градовима биле су осветљене лаким гасоводом, који је садржао до 50% водоника и коришћен је као гориво за прве стационарне моторе са унутрашњим сагоревањем. Данашњи ниво технологије такође омогућава трансконтинентални транспорт течног водоника преко постојећих криогених танкера, сличних онима који се користе за природни гас. Тренутно научници и инжењери улажу највеће наде и напоре у пољу стварања адекватних технологија за течност и транспорт течног водоника. У том смислу, ти бродови, криогени железнички резервоари и камиони могу постати основа за будући транспорт водоника. У априлу 2004. године отворена је прва станица за пуњење течног течног водоника, коју су заједнички развили БМВ и Стеир, у непосредној близини аеродрома у Минхену. Уз његову помоћ пуњење резервоара течним водоником врши се потпуно аутоматски, без учешћа и без ризика за возача аутомобила.